JP2022082329A - 記録装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 記録ヘッドに対して適切な量の液体を供給することができる。【解決手段】 液体を貯留する貯留部と、貯留部から供給される液体を吐出する記録ヘッドと、貯留部と記録ヘッドを接続する供給流路と、供給流路を流れる液体を脱気する脱気手段と、貯留部と脱気手段の間に設けられ、供給流路を流れる液体の温度を調整する温度調整手段と、を備える。【選択図】 図8
Description
本発明は、画像を記録する記録装置およびその制御方法に関する。
従来、記録ヘッドから液体を吐出することで記録が行われる記録装置においては、記録ヘッドの吐出部と、インクを貯留するタンクと、の間でインクを循環する構成を備えているものがある。ここで、インク内に溶解している気体が気泡となり、さらにその気泡が流路や記録ヘッドの内部で成長した場合、インクの吐出部において目詰まりの原因となって吐出性能の低下や画像不良を招く。そのため、インク中の溶存気体を低減させる目的でインクを脱気する技術が知られている。
特許文献1には、バッファタンクからインクジェットヘッドへ向かう流路において、脱気モジュール、インク温度調整器が順に接続された液滴吐出装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1の構成では、脱気後にインク温度調整器にてインクを冷却するため、温度低下により飽和溶存量が増加した液体に対して溶存気体が再溶解する虞がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、脱気後の液体に対する溶存気体の再溶解を抑制することができる記録装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る記録装置は、液体を貯留する貯留部と、前記貯留部から供給される液体を吐出する記録ヘッドと、前記貯留部と前記記録ヘッドを接続する供給流路と、前記供給流路を流れる液体を脱気する脱気手段と、前記貯留部と前記脱気手段の間に設けられ、前記供給流路を流れる液体の温度を調整する温度調整手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、脱気後の液体に対する溶存気体の再溶解を抑制することができる記録装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。但し、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。また、実施形態に記載されている構成要素の相対配置、形状等はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。各図において、矢印XおよびYは互いに直交する水平方向を示し、矢印Zは上下方向を示す。
<記録システム>
図1は本発明の一実施形態に係る記録システム1を概略的に示した正面図である。記録システム1は、転写体2を介して記録媒体Pにインク像を転写することで記録物P’を製造する、枚葉式のインクジェットプリンタ(インクジェット記録装置)である。記録システム1は、記録装置1Aと、搬送装置1Bとを含む。本実施形態では、X方向、Y方向、Z方向が、それぞれ、記録システム1の幅方向(全長方向)、奥行き方向、高さ方向を示している。記録媒体PはX方向に搬送される。
図1は本発明の一実施形態に係る記録システム1を概略的に示した正面図である。記録システム1は、転写体2を介して記録媒体Pにインク像を転写することで記録物P’を製造する、枚葉式のインクジェットプリンタ(インクジェット記録装置)である。記録システム1は、記録装置1Aと、搬送装置1Bとを含む。本実施形態では、X方向、Y方向、Z方向が、それぞれ、記録システム1の幅方向(全長方向)、奥行き方向、高さ方向を示している。記録媒体PはX方向に搬送される。
なお、「記録」には、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も含まれ、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。また、本実施形態では「記録媒体」としてシート状の紙を想定するが、布、プラスチック・フィルム等であってもよい。
インクの成分については、特に限定はないが、本実施形態では、色材、水、樹脂を含む水性顔料インクを用いる場合を想定する。
<記録装置>
記録装置1Aは、記録ユニット3、転写ユニット4および周辺ユニット5A~5D、および、供給ユニット6を含む。
記録装置1Aは、記録ユニット3、転写ユニット4および周辺ユニット5A~5D、および、供給ユニット6を含む。
<記録ユニット>
記録ユニット3は、複数の記録ヘッド30と、キャリッジ31とを含む。図1と図2を参照する。図2は記録ユニット3の斜視図である。記録ヘッド30は、転写体2に液体インクを吐出し、転写体2上に、記録画像のインク像を形成する。
記録ユニット3は、複数の記録ヘッド30と、キャリッジ31とを含む。図1と図2を参照する。図2は記録ユニット3の斜視図である。記録ヘッド30は、転写体2に液体インクを吐出し、転写体2上に、記録画像のインク像を形成する。
本実施形態の場合、各記録ヘッド30は、Y方向に延設されたフルライン記録ヘッドであり、使用可能な最大サイズの記録媒体の画像記録領域の幅分をカバーする範囲にノズルが配列されている。記録ヘッド30は、その端部に、ノズルが開口したインク吐出面を有しており、インク吐出面は、微小隙間(例えば数mm)を介して転写体2の表面に対向している。本実施形態の場合、転写体2は円軌道上を循環的に移動する構成であるため、複数の記録ヘッド30は、放射状に配置されている。
各ノズルには吐出素子が設けられている。吐出素子は、例えば、ノズル内に圧力を発生させてノズル内のインクを吐出させる素子であり、公知のインクジェットプリンタのインクジェット記録ヘッドの技術が適用可能である。吐出素子としては、例えば電気-熱変換体によりインクに膜沸騰を生じさせ気泡を形成することでインクを吐出する素子、電気-機械変換体によってインクを吐出する素子、静電気を利用してインクを吐出する素子等が挙げられる。高速で高密度の記録の観点からは電気-熱変換体を利用した吐出素子を用いることができる。
本実施形態の場合、記録ヘッド30は、9つ設けられている。各記録ヘッド30は、互いに異なる種類のインクを吐出する。異なる種類のインクとは、例えば、色材が異なるインクであり、例えば、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク、ブラックインク等のインクである。各記録ヘッド30は一種類のインクを吐出するが、複数種類のインクを吐出する構成であってもよい。このように複数の記録ヘッド30を設けた場合、そのうちの一部が色材を含まないインク(例えばクリアインク)を吐出してもよい。
キャリッジ31は、複数の記録ヘッド30を支持する。各記録ヘッド30は、インク吐出面側の端部がキャリッジ31に固定されている。これにより、インク吐出面と転写体2との表面の隙間をより精密に維持することができる。キャリッジ31は、案内部材RLの案内によって、記録ヘッド30を搭載しつつ変位可能に構成されている。本実施形態の場合、案内部材RLは、Y方向に延設されてレール部材であり、X方向に離間して一対設けられている。キャリッジ31のX方向の各側部にはスライド部32が設けられている。スライド部32は案内部材RLと係合し、案内部材RLに沿ってY方向にスライドする。
図3は記録ユニット3の変位態様を示しており、記録システム1の右側面を模式的に示した図である。記録システム1の後部には後部ユニット11が設けられており、後部ユニット11は回復ユニット12を含む。回復ユニット12は記録ヘッド30の吐出性能を回復する機構を有する。そのような機構としては、例えば、記録ヘッド30のインク吐出面をキャッピングするキャップ機構、インク吐出面をワイピングするワイパ機構、インク吐出面から記録ヘッド30内の残留インクを負圧吸引する吸引機構を挙げることができる。
案内部材RLは、転写体2の側方から回復ユニット12に渡って延設されている。記録ユニット3は、案内部材RLの案内により、実線で記録ユニット3を示した吐出位置POS1と、破線で記録ユニット3を示した回復位置POS2との間で変位可能であり、不図示の駆動機構により移動される。吐出位置POS1は、記録ユニット3が転写体2にインクを吐出する位置であり、記録ヘッド30のインク吐出面が転写体2の表面に対向する位置である。回復位置POS2は、吐出位置POS1から退避した位置であり、回復ユニット12上に記録ヘッド30が位置する位置である。回復ユニット12は記録ユニット3が回復位置POS2に位置した場合に、記録ヘッド30に対する回復処理を実行可能である。
<転写ユニット>
図1を参照して転写ユニット4について説明する。転写ユニット4は、転写胴41と圧胴42とを含む。これらの胴は、Y方向の回転軸周りに回転する回転体であり、円筒形状の外周面を有している。図1において、転写胴41および圧胴42の各図形内に示した矢印は、これらの回転方向を示しており、転写胴41は時計回りに、圧胴42は反時計回りに回転する。
図1を参照して転写ユニット4について説明する。転写ユニット4は、転写胴41と圧胴42とを含む。これらの胴は、Y方向の回転軸周りに回転する回転体であり、円筒形状の外周面を有している。図1において、転写胴41および圧胴42の各図形内に示した矢印は、これらの回転方向を示しており、転写胴41は時計回りに、圧胴42は反時計回りに回転する。
転写胴41は、その外周面に転写体2を支持する支持体である。転写体2は、転写胴41の外周面上に、周方向に連続的にあるいは間欠的に設けられる。連続的に設けられる場合、転写体2は無端の帯状に形成される。間欠的に設けられる場合、転写体2は、有端の帯状に複数のセグメントに分けて形成され、各セグメントは転写胴41の外周面に等ピッチで円弧状に配置することができる。
転写胴41の回転により、転写体2は円軌道上を循環的に移動する。転写胴41の回転位相により、転写体2の位置は、形成領域R1、転写前処理領域R2およびR3、転写領域R4、転写後処理領域R5、吐出前処理領域R6に区別することができる。転写体2はこれらの領域を循環的に通過する。
形成領域R1は、記録ユニット3が転写体2にインクを吐出してインク像を形成する領域である。転写前処理領域R2およびR3は転写前にインク像に対する処理を行う処理領域であり、転写前処理領域R2は周辺ユニット5Aによる処理が行われる領域であり、転写前処理領域R3は周辺ユニット5Bによる処理が行われる領域である。転写領域R4は転写ユニット4により転写体2上のインク像が記録媒体Pに転写される領域である。転写後処理領域R5は、転写後に転写体2に対する後処理を行う領域であり、周辺ユニット5Cによる処理が行われる領域である。吐出前処理領域R6は、インクの吐出前に転写体2に対する前処理(本実施形態の場合反応液の付与)を行う領域であり、周辺ユニット5Dによる処理が行われる領域である。
本実施形態の場合、形成領域R1は、一定の区間を有する領域であり、他の領域R2~R4は実質的に点(換言すると線)の領域である。時計の文字盤に喩えると、本実施形態の場合、形成領域R1は概ね11時から1時の範囲であり、転写前処理領域R2は概ね2時の位置であり、転写前処理領域R3は概ね4時の位置である。転写領域R4は概ね6時の位置であり、転写後処理領域R5は概ね8時の領域であり、吐出前処理領域R6は概ね10時の位置である。
転写体2は、単層から構成してもよいが、複数層の積層体としてもよい。複数層で構成する場合、例えば、表面層、弾性層、圧縮層の三層を含んでもよい。表面層はインク像が形成される画像形成面を有する最外層である。圧縮層を設けることで、圧縮層が変形を吸収し、局所的な圧力変動に対してその変動を分散し、高速記録時においても転写性を維持することができる。弾性層は表面層と圧縮層との間の層である。
表面層の材料としては、樹脂、セラミック等各種材料を適宜用いることができるが、耐久性等の点で圧縮弾性率の高い材料を用いることができる。具体的には、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、フッ素含有樹脂、加水分解性有機ケイ素化合物を縮合して得られる縮合物等が挙げられる。表面層には、反応液の濡れ性、転写性等を向上させるために、表面処理を施して用いてもよい。表面処理としては、フレーム処理、コロナ処理、プラズマ処理、研磨処理、粗化処理、活性エネルギー線照射処理、オゾン処理、界面活性剤処理、シランカップリング処理などが挙げられる。これらを複数組み合わせてもよい。また、表面層に任意の表面形状を設けることもできる。
圧縮層の材料としては、例えばアクリロニトリル-ブタジエンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。このようなゴム材料の成形時には、所定量の加硫剤、加硫促進剤等を配合し、さらに発泡剤、中空微粒子或いは食塩等の充填剤を必要に応じて配合し、多孔質のゴム材料としてもよい。これにより、様々な圧力変動に対して気泡部分が体積変化を伴って圧縮されるため、圧縮方向以外への変形が小さく、より安定した転写性、耐久性を得ることができる。多孔質のゴム材料としては、各気孔が互いに連続した連続気孔構造のものと、各気孔がそれぞれ独立した独立気孔構造のものがあるが、いずれの構造であってもよく、これらの構造を併用してもよい。
弾性層の部材としては、樹脂、セラミック等、各種材料を適宜用いることができる。加工特性等の点で、各種エラストマー材料、ゴム材料を用いることができる。具体的には、例えばフルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。また、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、スチレンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン/プロピレン/ブタジエンのコポリマー、ニトリルブタジエンゴム等が挙げられる。特に、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴムは、圧縮永久ひずみが小さいため、寸法安定性、耐久性の面で有利である。また、温度による弾性率の変化が小さく、転写性の点でも有利である。
表面層と弾性層の間、弾性層と圧縮層の間には、これらを固定するために各種接着剤や両面テープを用いることもできる。また、転写体2は、転写胴41に装着する際の横伸びの抑制や、コシを保つために圧縮弾性率が高い補強層を含んでもよい。また、織布を補強層としてもよい。転写体2は前記材質による各層を任意に組み合わせて作製することができる。
圧胴42は、その外周面が転写体2に圧接される。圧胴42の外周面には、記録媒体Pの先端部を保持するグリップ機構が少なくとも一つ設けられている。グリップ機構は圧胴42の周方向に離間して複数設けてもよい。記録媒体Pは圧胴42の外周面に密接して搬送されつつ、圧胴42と転写体2とのニップ部を通過するときに、転写体2上のインク像が転写される。
<周辺ユニット>
周辺ユニット5A~5Dは転写胴41の周囲に配置されている。本実施形態の場合、周辺ユニット5A~5Dは、順に、吸収ユニット、加熱ユニット、清掃ユニット、付与ユニットである。
周辺ユニット5A~5Dは転写胴41の周囲に配置されている。本実施形態の場合、周辺ユニット5A~5Dは、順に、吸収ユニット、加熱ユニット、清掃ユニット、付与ユニットである。
吸収ユニット5Aは、転写前に、転写体2上のインク像から液分を吸収する機構であり、本実施形態の場合、特に、インク像から水分を吸収することを目的とした機構である。インク像の水分を減少することで、記録媒体Pに記録される画像のにじみ等を抑制することができる。吸収ユニット5Aは、例えば、インク像に接触してインク像の水分量を減少させる吸収部材を含む。収部材はローラの外周面に形成されてもよいし、吸収部材が無端のシート状に形成され、循環的に走行されるものでもよい。インク像の保護の点で、吸収部材は転写体2と同期して移動してもよく、その移動速度は転写体2の周速度と同じであってもよい。吸収部材は、インク像に接触する多孔質体を含んでもよい。インク固形分付着を抑制するため、多孔質体の平均孔径は、10μm以下であってもよい。
加熱ユニット5Bは、転写前に、転写体2上のインク像を加熱する機構である。インク像を加熱することで、インク像中の樹脂が溶融し、インク像の膜が像膜され、記録媒体Pへの転写性を向上する。加熱温度は、樹脂の最低像膜温度(MFT)以上とすることができる。MFTは一般的に知られている手法、例えばJIS K 6828-2:2003や、ISO2115:1996に準拠した各装置で測定することが可能である。転写性及び画像の堅牢性の観点から、MFTよりも10℃以上高い温度で加熱してもよく、更に、20℃以上高い温度で加熱してもよい。加熱ユニット5Bは、例えば、赤外線等の各種ランプ、温風ファン等、公知の加熱デバイスを用いることができる。加熱効率の点で、赤外線ヒータを用いることができる。
清掃ユニット5Cは、転写後に転写体2上を清掃する機構である。清掃ユニット5Cは、転写体2に残留したインクや、転写体2上のごみ(例えば紙粉)等を除去する。清掃ユニット5Cは、例えば、多孔質部材を転写体2に接触させる方式、ブラシで転写体2の表面を擦る方式、ブレードで転写体2の表面をかきとる方式等の公知の方式を適宜用いることができる。また、清掃に用いる清掃部材は、ローラ形状、ウェブ形状等、公知の形状を用いることができる。
付与ユニット5Dは、清掃ユニット5Cによる清掃後、記録ユニット3によるインクの吐出前に、転写体2上に反応液を付与する機構である。反応液は色材の凝集を促進させる液体であり、例えば、インク高粘度化成分を含有する。インク高粘度化成分は、金属イオン、高分子凝集剤など、特に制限はないが、インクのpH変化を引き起こして、インク中の色材を凝集させる物質を用いることができ、有機酸を用いることができる。
反応液の付与機構としては、例えば、ローラ、記録ヘッド、ダイコーティング装置(ダイコータ)、ブレードコーティング装置(ブレードコータ)などが挙げられる。転写体2に対するインクの吐出前に反応液を転写体2に付与することで、隣接するインク同士が混ざり合うブリーディングや、先に着弾したインクが後に着弾したインクに引き寄せられてしまうビーディングを抑制することができる。
以上の通り、本実施形態では、吸収ユニット5A、加熱ユニット5B、清掃ユニット5C、付与ユニット5Dを周辺ユニットとして備えるが、これらの一部のユニットに転写体2の冷却機能を付与するか、あるいは、冷却ユニットを追加してもよい。本実施形態では、加熱ユニット5Bの熱により転写体2の温度が上昇する場合がある。記録ユニット3により転写体2にインクを吐出した後、インク像がインクの主溶剤である水の沸点を超えると、吸収ユニット5Aによる水分の吸収性能が低下する場合がある。吐出されたインクが水の沸点未満に維持されるように転写体2を冷却することで、水分の吸収性能を維持することができる。
冷却ユニットは、転写体2に送風する送風機構や、転写体2に部材(例えばローラ)を接触させ、この部材を空冷または水冷で冷却する機構であってもよい。また、清掃ユニット5Cの清掃部材を冷却する機構であってもよい。冷却タイミングは、転写後、反応液の塗布前までの期間であってもよい。
<供給ユニット>
供給ユニット6は、記録ユニット3の各記録ヘッド30にインクを供給する機構である。供給ユニット6は後部ユニット11側に構成されてもよい。供給ユニット6は、インクの種類毎に、インクを貯留する貯留部TKを備える。貯留部TKは、インクタンク110とバッファタンク100とによって構成されてもよい(図8参照)。各貯留部TKと各記録ヘッド30とは流路6aで連通し、貯留部TKから記録ヘッド30へインクが供給される。
供給ユニット6は、記録ユニット3の各記録ヘッド30にインクを供給する機構である。供給ユニット6は後部ユニット11側に構成されてもよい。供給ユニット6は、インクの種類毎に、インクを貯留する貯留部TKを備える。貯留部TKは、インクタンク110とバッファタンク100とによって構成されてもよい(図8参照)。各貯留部TKと各記録ヘッド30とは流路6aで連通し、貯留部TKから記録ヘッド30へインクが供給される。
流路6aは、貯留部TKと記録ヘッド30との間でインクを循環させる流路であってもよく、供給ユニット6はインクを循環させるポンプ等を備えてもよい。流路6aの途中または貯留部TKには、インク中の気泡を脱気する脱気機構を設けてもよい。流路6aの途中または貯留部TKには、インクの液圧と大気圧との調整を行うバルブを設けてもよい。貯留部TK内のインク液面が、記録ヘッド30のインク吐出面よりも低い位置となるように、貯留部TKと記録ヘッド30のZ方向の高さが設計されてもよい。
<搬送装置>
搬送装置1Bは、記録媒体Pを転写ユニット4へ給送し、インク像が転写された記録物P’を転写ユニット4から排出する装置である。搬送装置1Bは、給送ユニット7、複数の搬送胴8、8a、二つのスプロケット8b、チェーン8cおよび回収ユニット8dを含む。図1において、搬送装置1Bの各構成の図形の内側の矢印はその構成の回転方向を示し、外側の矢印は記録媒体Pまたは記録物P’の搬送経路を示している。記録媒体Pは給送ユニット7から転写ユニット4へ搬送され、記録物P’は転写ユニット4から回収ユニット8dへ搬送される。給送ユニット7側を搬送方向で上流側と呼び、回収ユニット8d側を下流側と呼ぶ場合がある。
搬送装置1Bは、記録媒体Pを転写ユニット4へ給送し、インク像が転写された記録物P’を転写ユニット4から排出する装置である。搬送装置1Bは、給送ユニット7、複数の搬送胴8、8a、二つのスプロケット8b、チェーン8cおよび回収ユニット8dを含む。図1において、搬送装置1Bの各構成の図形の内側の矢印はその構成の回転方向を示し、外側の矢印は記録媒体Pまたは記録物P’の搬送経路を示している。記録媒体Pは給送ユニット7から転写ユニット4へ搬送され、記録物P’は転写ユニット4から回収ユニット8dへ搬送される。給送ユニット7側を搬送方向で上流側と呼び、回収ユニット8d側を下流側と呼ぶ場合がある。
給送ユニット7は、複数の記録媒体Pが積載される積載部を含むと共に、積載部から一枚ずつ記録媒体Pを、最上流の搬送胴8に給送する給送機構を含む。各搬送胴8、8aはY方向の回転軸周りに回転する回転体であり、円筒形状の外周面を有している。各搬送胴8、8aの外周面には、記録媒体P(または記録物P’)の先端部を保持するグリップ機構が少なくとも一つ設けられている。各グリップ機構は、隣接する搬送胴間で記録媒体Pを受け渡されるように、その把持動作および解除動作が制御される。
二つの搬送胴8aは、記録媒体Pの反転用の搬送胴であり、片面記録の場合、記録媒体Pの搬送には用いられない。記録媒体Pを両面記録する場合、表面への転写後に、圧胴42から下流側に隣接する搬送胴8へ記録媒体Pを渡さずに、搬送胴8aに渡す。記録媒体Pは、二つの搬送胴8aを経由して表裏が反転され、圧胴42の上流側の搬送胴8を経由して再び圧胴42へ渡される。これにより、記録媒体Pの裏面が転写胴41に面することになり、裏面にインク像が転写される。
チェーン8cは、二つのスプロケット8b間に巻き回されている。二つのスプロケット8bの一方は駆動スプロケットであり他方は従動スプロケットである。駆動スプロケットの回転によりチェーン8cが循環的に走行する。チェーン8cには、その長手方向に離間して複数のグリップ機構が設けられている。グリップ機構は、記録物P’の端部を把持する。下流端に位置する搬送胴8からチェーン8cのグリップ機構に記録物P’が渡され、グリップ機構に把持された記録物P’はチェーン8cの走行により回収ユニット8dへ搬送され、把持が解除される。これにより記録物P’が回収ユニット8d内に積載される。
<後処理ユニット>
搬送装置1Bには、後処理ユニット10A、10Bが設けられている。後処理ユニット10A、10Bは転写ユニット4よりも下流側に配置され、記録物P’に対して後処理を行う機構である。後処理ユニット10Aは、記録物P’の表面に対する処理を行い、後処理ユニット10Bは、記録物P’の裏面に対する処理を行う。処理の内容としては、例えば、記録物P’の画像記録面に、画像の保護や艶出し等を目的としたコーティングを挙げることができる。コーティングの内容としては、例えば、液体の塗布、シートの溶着、ラミネート等を挙げることができる。
搬送装置1Bには、後処理ユニット10A、10Bが設けられている。後処理ユニット10A、10Bは転写ユニット4よりも下流側に配置され、記録物P’に対して後処理を行う機構である。後処理ユニット10Aは、記録物P’の表面に対する処理を行い、後処理ユニット10Bは、記録物P’の裏面に対する処理を行う。処理の内容としては、例えば、記録物P’の画像記録面に、画像の保護や艶出し等を目的としたコーティングを挙げることができる。コーティングの内容としては、例えば、液体の塗布、シートの溶着、ラミネート等を挙げることができる。
<検査ユニット>
搬送装置1Bには、検査ユニット9A、9Bが設けられている。検査ユニット9A、9Bは転写ユニット4よりも下流側に配置され、記録物P’の検査を行う機構である。
搬送装置1Bには、検査ユニット9A、9Bが設けられている。検査ユニット9A、9Bは転写ユニット4よりも下流側に配置され、記録物P’の検査を行う機構である。
本実施形態の場合、検査ユニット9Aは、記録物P’に記録された画像を撮影する撮影装置であり、例えば、CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子を含む。検査ユニット9Aは、連続的に行われる記録動作中に、記録画像を撮影する。検査ユニット9Aが撮影した画像に基づいて、記録画像の色味などの経時変化を確認し、記録データの補正の可否を判断することができる。本実施形態の場合、検査ユニット9Aは、圧胴42の外周面に撮像範囲が設定されており、転写直後の記録画像を部分的に撮影可能に配置されている。検査ユニット9Aにより全記録画像の検査を行ってもよいし、所定数毎に検査を行ってもよい。
本実施形態の場合、検査ユニット9Bも、記録物P’に記録された画像を撮影する撮影装置であり、例えば、CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子を含む。検査ユニット9Bは、テスト記録動作において記録画像を撮影する。検査ユニット9Bは、記録画像の全体を撮影し、検査ユニット9Bが撮影した画像に基づいて、記録データに関する各種の補正の基本設定を行うことができる。本実施形態の場合、チェーン8cで搬送される記録物P’を撮影する位置に配置されている。検査ユニット9Bにより記録画像を撮影する場合、チェーン8cの走行を一時的に停止して、その全体を撮影する。検査ユニット9Bは、記録物P’上を走査するスキャナであってもよい。
<制御ユニット>
次に、記録システム1の制御ユニットについて説明する。図4および図5は記録システム1の制御ユニット13のブロック図である。制御ユニット13は、上位装置(DFE)HC2に通信可能に接続され、また、上位装置HC2はホスト装置HC1に通信可能に接続される。
次に、記録システム1の制御ユニットについて説明する。図4および図5は記録システム1の制御ユニット13のブロック図である。制御ユニット13は、上位装置(DFE)HC2に通信可能に接続され、また、上位装置HC2はホスト装置HC1に通信可能に接続される。
ホスト装置HC1では、記録画像の元になる記録データが生成される。ここでの記録データは、例えば、文書ファイルや画像ファイル等の電子ファイルの形式で生成される。この記録データは、上位装置HC2へ送信され、上位装置HC2では、受信した記録データを制御ユニット13で利用可能なデータ形式(例えば、CMYKカラーのデータ)に変換する。変換後の記録データが上位装置HC2から制御ユニット13へ送信され、制御ユニット13は受信した記録データに基づき、記録動作を開始する。
本実施形態の場合、制御ユニット13は、メインコントローラ13Aと、エンジンコントローラ13Bとに大別される。メインコントローラ13Aは、処理部131、記憶部132、操作部133、画像処理部134、通信I/F(インタフェース)135、バッファ136および通信I/F137を含む。
処理部131は、CPU等のプロセッサであり、記憶部132に記憶されたプログラムを実行し、メインコントローラ13A全体の制御を行う。記憶部132は、RAM、ROM、ハードディスク、SSD等の記憶デバイスであり、CPU131が実行するプログラムや、データを格納し、また、CPU131にワークエリアを提供する。操作部133は、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス等の入力デバイスであり、ユーザの指示を受け付ける。
画像処理部134は例えば画像処理プロセッサを有する電子回路である。バッファ136は、例えば、RAM、ハードディスクやSSDである。通信I/F135は上位装置HC2との通信を行い、通信I/F137はエンジンコントローラ13Bとの通信を行う。図4において破線矢印は、記録データの処理の流れを例示している。上位装置HC2から通信I/F135を介して受信された記録データは、バッファ136に蓄積される。画像処理部134はバッファ136から記録データを読み出し、読み出した記録データに所定の画像処理を施して、再びバッファ136に格納する。バッファ136に格納された画像処理後の記録データは、通信I/F137からエンジンコントローラ13Bへ送信される。
図5に示すように、エンジンコントローラ13Bは、制御部、15A~15E、16A~16Iを含み、記録システム1が備えるセンサ群およびアクチュエータ群17の検知結果の取得および駆動制御を行う。これらの各制御部は、CPU等のプロセッサ、RAMやROM等の記憶デバイス、外部デバイスとのインタフェースを含む。なお、制御部の区分けは一例であり、一部の制御を更に細分化した複数の制御部で実行してもよいし、逆に、複数の制御部を統合して、それらの制御内容を一つの制御部で行うように構成してもよい。
エンジン制御部14は、エンジンコントローラ13Bの全体の制御を行う。吐出制御部15Aは、記録ヘッド30毎に設けられた記録ヘッド制御部16Aの制御を行う。吐出制御部15Aは、また、メインコントローラ13Aから受信した記録データをラスタデータ等、記録ヘッド30の駆動に適したデータ形式に変換する。各記録ヘッド制御部16Aは、対応する記録ヘッド30の吐出制御を行う。
転写制御部15Bは、LP制御部16B、DF制御部16CおよびR/C制御部16Dの制御を行う。LP制御部16Bは、吸収ユニット5Aの制御を行う。DF制御部16Cは加熱ユニット5Bの制御を行う。R/C制御部16Dは、清掃ユニット5Cおよび付与ユニット5Dの制御を行う。
信頼性制御部15Cは、IS制御部16E、PG制御部16FおよびCR制御部16Gの制御を行う。IS制御部16Eは、供給ユニット6の制御を行う。PG制御部16Fは回復ユニット12の制御を行う。CR制御部16Gは、記録ユニット3を吐出位置POS1と回復位置POS2との間で移動する駆動機構の制御を行う。
搬送制御部15Dは、搬送装置1Bの制御を行う。検査制御部15EはSC制御部16HおよびCA制御部16Iの制御を行う。SC制御部16Hは、検査ユニット9Bの制御を行う。CA制御部16Iは検査ユニット9Aの制御を行う。
センサ群およびアクチュエータ群17のうち、センサ群には、可動部の位置や速度を検知するセンサ、温度を検知するセンサ、撮像素子等が含まれる。アクチュエータ群にはモータ、電磁ソレノイド、電磁バルブ等が含まれる。
<動作例>
図6は記録動作の例を模式的に示す図である。転写胴41および圧胴42が回転されつつ、以下の各工程が循環的に行われる。状態ST1に示すように、始めに転写体2上に付与ユニット5Dから反応液Lが付与される。転写体2上の反応液Lが付与された部位は転写胴41の回転に伴って移動していく。反応液Lが付与された部位が記録ヘッド30の下に到達すると、状態ST2に示すように記録ヘッド30から転写体2にインクが吐出される。これによりインク像IMが形成される。その際、吐出されるインクが転写体2上の反応液Lと混ざりあうことで、色材の凝集が促進される。吐出されるインクは、供給ユニット6の貯留部TKから記録ヘッド30に供給される。
図6は記録動作の例を模式的に示す図である。転写胴41および圧胴42が回転されつつ、以下の各工程が循環的に行われる。状態ST1に示すように、始めに転写体2上に付与ユニット5Dから反応液Lが付与される。転写体2上の反応液Lが付与された部位は転写胴41の回転に伴って移動していく。反応液Lが付与された部位が記録ヘッド30の下に到達すると、状態ST2に示すように記録ヘッド30から転写体2にインクが吐出される。これによりインク像IMが形成される。その際、吐出されるインクが転写体2上の反応液Lと混ざりあうことで、色材の凝集が促進される。吐出されるインクは、供給ユニット6の貯留部TKから記録ヘッド30に供給される。
転写体2上のインク像IMは転写体2の回転に伴って移動していく。インク像IMが吸収ユニット5Aに到達すると状態ST3に示すように吸収ユニット5Aによりインク像IMから水分が吸収される。インク像IMが加熱ユニット5Bに到達すると状態ST4に示すように加熱ユニット5Bによりインク像IMが加熱され、インク像IM中の樹脂が溶融し、インク像IMの膜が像膜される。このようなインク像IMの形成に同期して、搬送装置1Bにより記録媒体Pが搬送される。
状態ST5に示すように、インク像IMと記録媒体Pとが転写体2と圧胴42とのニップ部に到達し、記録媒体Pにインク像IMが転写され、記録物P’が製造される。ニップ部を通過すると、記録物P’に記録された画像が検査ユニット9Aにより撮影され、記録画像が検査される。記録物P’は搬送装置1Bにより回収ユニット8dへ搬送される。
転写体2上のインク像IMが形成されていた部分は、清掃ユニット5Cに到達すると状態ST6に示すように清掃ユニット5Cにより清掃される。清掃後、転写体2は一回転したことになり、同様の手順で記録媒体Pへのインク像の転写が繰り返し行われる。上記の説明では理解を容易にするために、転写体2の一回転で一枚の記録媒体Pへのインク像IMの転写が一回行われるように説明したが、転写体2の一回転で複数枚の記録媒体Pへのインク像IMの転写が連続的に行うことができる。
このような記録動作を継続していくと、各記録ヘッド30のメンテナンスが必要となる。図7は各記録ヘッド30のメンテナンスの際の動作例を示している。状態ST11は、吐出位置POS1に記録ユニット3が位置している状態を示す。状態ST12は、記録ユニット3が回復位置POS2に変位された状態を示す。その後、状態ST13に示すように、回復ユニット12により記録ユニット3の各記録ヘッド30の性能を回復する処理が実行される。
〔第1実施形態〕
図8は、記録装置1Aで採用する供給ユニット6の詳細構成を示す模式図である。供給ユニット6において、インクはバッファタンク100と記録ヘッド30の間を循環する。記録ヘッド30は画像データに基づいてインクの吐出を行い、吐出されなかったインクはバッファタンク100に回収される。
図8は、記録装置1Aで採用する供給ユニット6の詳細構成を示す模式図である。供給ユニット6において、インクはバッファタンク100と記録ヘッド30の間を循環する。記録ヘッド30は画像データに基づいてインクの吐出を行い、吐出されなかったインクはバッファタンク100に回収される。
インクタンク110は、バッファタンク100へ供給されるインクを貯留するタンクであり、記録装置1A本体に対して着脱可能な構成である。インクタンク110からバッファタンク100へのインクの供給は、IS制御部16Eからの指示に基づいて行われてもよいし、インクタンク110が交換された際に行われてもよい。また、インクタンク110内部には、インクを撹拌するための撹拌部やインクの貯留量を検知するための検知部などを備えてもよい。バッファタンク100とインクタンク110を接続するタンク接続流路C5には、インクタンク110からバッファタンク100へインクを補充するための補充ポンプP5が接続されている。
バッファタンク100の内部には、フロートスイッチ、静電容量センサなどの液面検知手段101が設けられている。液面検知手段101によりバッファタンク100のインク量が所定量より減少したことを検知した場合、またはバッファタンク100内のインクの濃度が所定濃度より変化した場合に、インクタンク110バッファタンク100へインクを補充する。また、インクタンク110内部には、インクを撹拌するための撹拌部(不図示)やインクの貯留量を検知するための検知部(不図示)などを備えてもよい。
バッファタンク100は、インクタンク110から供給されたインクが貯留される貯留部である。バッファタンク100には、バッファタンク100から記録ヘッド30へインクを供給するための上流供給流路C0が接続されている。上流供給流路C0は、記録ヘッド30の第一の流入口301aへインクを供給するための第一供給流路C1と、記録ヘッド30の第二の流入口301bへインクを供給するための第二供給流路C2と、に分岐する。
さらにバッファタンク100には、記録ヘッド30からインクを回収するための下流回収流路C8が接続されている。下流回収流路C8は、記録ヘッド30の第一の回収口302aからインクを回収するための第一回収流路C3と、第二の回収口302bからインクを回収するための第二回収流路C4と、が合流した地点とバッファタンク100とを接続する流路である。
すなわち、バッファタンク100、上流供給流路C0、第一供給流路C1、第二供給流路C2、記録ヘッド30、第一回収流路C3、第二回収流路C4及び下流回収流路C8によってインクが循環する循環流路が構成される。上流供給流路C0、第一供給流路C1及び第二供給流路C2をまとめて供給流路300とし、第一回収流路C3、第二回収流路C4及び下流回収流路C8をまとめて回収流路308とする。
供給流路300のうち上流供給流路C0には、記録ヘッド30に流入するインクの温度を検知する温度検知手段TSが設けられている。なお、温度検知手段TSは記録ヘッド30に設けられていてもよい。
バッファタンク100には、タンク内のインクを撹拌するための撹拌手段102が設けられており、撹拌手段102によりインクの濃度が均一化される。また、バッファタンク100はタンク内部と外部とを連通する大気連通口(不図示)を有し、インク中の気泡を外部に排出することが可能である。
さらに、バッファタンク100には、タンク内のインクの濃度を測定する濃度測定部20が流路C7を介して接続されている。濃度測定部20には、濃度測定の対象となるインクを通過させるための透明な流路が形成されている。透明な流路は、例えば石英ガラスやサファイアガラスなどにより構成される。流路C7に配置されたポンプP7によって、濃度測定部20とバッファタンク100との間でインクが循環される。
また、バッファタンク100内のインクの濃度が上昇した場合に、タンク内のインクを希釈するための希釈水を貯留する希釈水タンク111がバッファタンク100に接続されている。本実施形態では、希釈水として純水が用いられる。濃度測定部20により測定されたバッファタンク100内のインクの濃度が所定値よりも高い場合は、ポンプP6により流路C6を介して希釈水タンク111から希釈水を供給する。これにより、バッファタンク100内のインクの濃度が、記録ヘッド30による記録動作に適切な濃度に維持される。なお、希釈水タンク111の内部に、希釈水の貯留量を検知するための検知部を備える構成でもよい。
供給流路300のうち第一供給流路C1には第一供給ポンプP1が配置され、第二供給流路C2には第二供給ポンプP2が配置されている。第一供給ポンプP1及び第二供給ポンプP2は、記録ヘッド30へインクを供給しつつ、循環流路においてインクを循環するための循環手段として機能する。
記録ヘッド30の内部には、流路を流れるインクの圧力が所望の圧力範囲内で変動するように制御する圧力制御機構を備えている。本実施形態では、圧力制御機構として高圧制御ユニットHと、高圧制御ユニットHより制御圧が低い低圧制御ユニットLとを備える。
第一の流入口301aから記録ヘッド30へ流入したインクは、フィルタ304aと共通供給流路305aを流れた後、高圧制御ユニットHを通過して、第一の回収口302aから第一回収流路C3へ流出する。第二の流入口301bから記録ヘッド30へ流入したインクは、フィルタ304bと共通回収流路305bを流れた後、低圧制御ユニットLを通過して、第二の回収口302bから第四回収流路C4へ流出する。
2つの圧力制御機構(高圧制御ユニットHと低圧制御ユニットL)及び2つの供給ポンプ(第一供給ポンプP1と第二供給ポンプP2)により、共通供給流路305aと共通回収流路305bの間に差圧が生じるように制御される。これにより、共通供給流路305aから複数の吐出部306へ繋がる吐出部流路307を介して共通回収流路305bへ至るインク流れが発生すると共に、各流入口301から供給されたインクの一部が吐出部306を介さずに各回収口302へと流れる。吐出部流路307は、吐出部306の開口部近傍を液体が通過する流路である。上述した循環流路には、共通供給流路305a、吐出部流路及び共通回収流路305bが含まれる。
このような構成において、インク内に溶解している気体が吐出部流路307に残存している気泡に溶け込み、さらにその気泡が記録ヘッド30の内部で成長した場合、吐出部306や流路において気泡が詰まることで、吐出性能の低下や画像不良が発生する。そのため、本実施形態の供給流路300(上流供給流路C0)には、インクを脱気するための脱気手段21と、脱気手段21とバッファタンク100との間でインクの温度を調整する温度調整手段22と、が設けられている。
脱気手段21は、脱気モジュールを含み、脱気モジュールに負圧を発生させる負圧発生手段として減圧ポンプP8が脱気モジュールと接続されている。脱気モジュールは、内部に多孔質の中空糸膜を含み、減圧ポンプP8の駆動によって中空糸膜内を減圧することが可能となっている。中空糸膜が減圧ポンプP8によって減圧された状態で脱気モジュールにインクが流入すると、溶解している気体(溶存酸素)が中空糸膜内部へ吸引されて減圧ポンプP8から外部へと回収される。
脱気モジュールは減圧ポンプP8によって約-90~-60kpa程度に減圧され、脱気モジュールを通過した後は1~5ppm程度の溶存酸素量に脱気される。従って、供給流路300のうち、脱気手段21よりも下流の上流供給流路C0、第一供給流路C1及び第二供給流路C2を流れるインクの溶存酸素量は、脱気手段21によって所定の範囲内に保たれる。
温度調整手段22は、熱交換器23と温調装置24とによって構成される。熱交換器23の内部には恒温媒体が貯蔵されている。また、熱交換器23内には、恒温媒体に浸漬する形で金属管(不図示)が配置されており、金属管の両端が上流供給流路C0に接続されることで、金属管が上流供給流路C0の一部を担っている。供給流路300を循環するインクは、金属管を通過する最中に恒温媒体と熱交換されることで温度が低下する。なお、熱交換器23は恒温媒体を貯蔵できる水槽構成であってもよい。また、多管式熱交換器、プレート式、フィンチューブ式などであってもよく、これらを複数組み合わせたものでもよい。
熱交換器23には、恒温媒体の温度を調整するための温調装置24が接続されており、温度調整された恒温媒体が、温調装置24と熱交換器23との間で循環する。温調装置24は、恒温媒体の温度調整に寄与すべく構成されている不図示の冷却器、加熱ヒータ、恒温媒体循環ポンプ、温度センサを含むものからなっている。また、温調装置24には、不図示のブレーカーが接続されており、温調装置24のトラブルによる他の機器へのトラブル波及を防止し得るようになっている。
本実施形態では、インクの供給方向において、脱気手段21よりも上流に温度調整手段22を配置する。これにより、バッファタンク100から供給されたインクは、温度調整手段22によりインクの温度が調整された後に、脱気手段21により脱気される。従って、所定温度よりも高温のインクがバッファタンク100から供給された場合でも、温度調整手段22によりインク温度が下がった状態で脱気されるため、脱気後の温度低下による溶存気体の再溶解を抑制することができる。
<インク温度調整・脱気フロー>
図9は、インクの温度調整及び脱気に係る制御のフローチャートを示す。記録装置1Aは、温度調整手段22を制御する温調制御部を備えており、温調制御部は温度調整手段22のうち温調装置24の運転や停止、温度設定を制御する。
図9は、インクの温度調整及び脱気に係る制御のフローチャートを示す。記録装置1Aは、温度調整手段22を制御する温調制御部を備えており、温調制御部は温度調整手段22のうち温調装置24の運転や停止、温度設定を制御する。
温調制御部により温度調整手段22の運転を開始した(S100)後、温度検知手段TSによりインク温度に関する情報を取得する(S101)。
取得したインク温度が所定温度以上か否かを判定し(S102)、所定温度以上である場合は、温度調整手段22の運転(駆動)を継続することでインクの温度を低下させる。温度調整手段22により温度が低下したインクは、脱気手段21によりインクに溶解している気体(溶存酸素)が脱気処理される(S103)。
一方、S102にて取得したインク温度が所定温度より低い場合(S102)、インクの温度を上昇させる必要ために、温度調整手段22の運転(駆動)を停止させる(S104)。これは例えば、低温環境下において記録装置1Aが使用される場合や、またインクタンク110から低温のインクがバッファタンク100に供給された場合などがある。
本実施形態では、温度調整手段22を停止することでインクの温度を上昇させる構成としたが、インクの加熱手段として、記録ヘッド30内のインクを所定温度に加熱するためのヒータを使用してもよい。なお、加熱手段として使用するヒータは、記録動作のためにインクを発砲させる記録素子が兼ねる構成であってもよい。
〔他の実施形態〕
第1実施形態では、記録ユニット3が複数の記録ヘッド30を有する構成を説明したが、一つの記録ヘッド30のみを有する構成でも採用可能である。また、記録ヘッド30は、移動可能なキャリッジに搭載されて、キャリッジと共に移動しながらインクを吐出して記録するシリアル方式であってもよい。
第1実施形態では、記録ユニット3が複数の記録ヘッド30を有する構成を説明したが、一つの記録ヘッド30のみを有する構成でも採用可能である。また、記録ヘッド30は、移動可能なキャリッジに搭載されて、キャリッジと共に移動しながらインクを吐出して記録するシリアル方式であってもよい。
1A 記録装置
21 脱気手段
22 温度調整手段
30 記録ヘッド
100 バッファタンク
300 供給流路
21 脱気手段
22 温度調整手段
30 記録ヘッド
100 バッファタンク
300 供給流路
Claims (10)
- 液体を貯留する貯留部と、
前記貯留部から供給される液体を吐出する記録ヘッドと、
前記貯留部と前記記録ヘッドを接続する供給流路と、
前記供給流路を流れる液体を脱気する脱気手段と、
前記貯留部と前記脱気手段の間に設けられ、前記供給流路を流れる液体の温度を調整する温度調整手段と、を備えることを特徴とする記録装置。 - 前記温度調整手段は、前記供給流路を流れる液体の温度を低下させることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
- 前記記録ヘッドへ流入する液体の温度を検知する温度検知手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の記録装置。
- 前記温度検知手段は、前記貯留部と前記温度調整手段の間に設けられることを特徴とする請求項3に記載の記録装置。
- 前記温度検知手段により検知された温度が所定温度以上の場合は前記温度調整手段を駆動させ、前記検知された温度が前記所定温度より低い場合は前記温度調整手段を停止させることを特徴とする請求項4に記載の記録装置。
- 前記記録ヘッドから前記貯留部へ液体を回収するための回収流路を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の記録装置。
- 前記貯留部、前記供給流路、前記記録ヘッド及び前記回収流路を含む循環流路において液体が循環されることを特徴とする請求項6に記載の記録装置。
- 前記記録ヘッドは、液体を吐出する吐出部と、前記吐出部の開口部近傍を液体が通過する吐出部流路と、を有し、
前記循環流路は前記吐出部流路を含むことを特徴とする請求項7に記載の記録装置。 - 液体を貯留する貯留部と、前記貯留部から供給される液体を吐出する記録ヘッドと、前記貯留部と前記記録ヘッドを接続する供給流路と、を備える記録装置の制御方法であって、
前記供給流路を流れる液体の温度を調整する温度調整工程と、
前記温度調整工程の後に前記供給流路を流れる液体を脱気する脱気工程と、を有することを特徴とする制御方法。 - 前記温度調整工程は前記供給流路を流れる液体の温度を低下させることを特徴とする請求項9に記載の制御方法。
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